5G in rezanje omrežja
Ko se na veliko omenja 5G, je Network Slicing tehnologija, o kateri se največ razpravlja. Omrežni operaterji, kot so KT, SK Telecom, China Mobile, DT, KDDI, NTT, in prodajalci opreme, kot so Ericsson, Nokia in Huawei, verjamejo, da je Network Slicing idealna omrežna arhitektura za dobo 5G.
Ta nova tehnologija operaterjem omogoča razdelitev več virtualnih omrežij od konca do konca v infrastrukturo strojne opreme, vsaka omrežna rezina pa je logično izolirana od naprave, dostopovnega omrežja, transportnega omrežja in jedrnega omrežja, da ustreza različnim značilnostim različnih vrst storitev.
Za vsako omrežno rezino so v celoti zagotovljeni namenski viri, kot so virtualni strežniki, pasovna širina omrežja in kakovost storitve. Ker so rezine izolirane druga od druge, napake ali okvare v eni rezini ne bodo vplivale na komunikacijo drugih rezin.
Zakaj 5G potrebuje Network Slicing?
Od preteklosti do sedanjega omrežja 4G mobilna omrežja služijo predvsem mobilnim telefonom in na splošno izvajajo le nekaj optimizacije za mobilne telefone. Vendar pa morajo v dobi 5G mobilna omrežja služiti napravam različnih vrst in zahtev. Številni omenjeni scenariji uporabe vključujejo mobilno širokopasovno povezavo, iot velikega obsega in iot kritičnega pomena. Vsi potrebujejo različne vrste omrežij in imajo različne zahteve glede mobilnosti, računovodstva, varnosti, nadzora politik, zakasnitve, zanesljivosti itd.
Na primer, obsežna storitev iot povezuje fiksne senzorje za merjenje temperature, vlažnosti, padavin itd. Ni potrebe po primopredajah, posodobitvah lokacije in drugih funkcijah glavnih strežnih telefonov v mobilnem omrežju. Poleg tega kritične iot storitve, kot sta avtonomna vožnja in daljinsko upravljanje robotov, zahtevajo večmilisekundno zakasnitev od konca do konca, kar se zelo razlikuje od mobilnih širokopasovnih storitev.
Glavni scenariji uporabe 5G
Ali to pomeni, da potrebujemo namensko omrežje za vsako storitev? Na primer, ena služi mobilnim telefonom 5G, ena služi množičnemu iotu 5G, ena pa služi iotu kritičnega pomena 5G. Ni nam treba, saj lahko z rezanjem omrežja ločimo več logičnih omrežij iz ločenega fizičnega omrežja, kar je zelo stroškovno učinkovit pristop!
Zahteve za aplikacijo za rezanje omrežja
Del omrežja 5G, opisan v beli knjigi 5G, ki jo je izdal NGMN, je prikazan spodaj:
Kako implementiramo mrežno rezanje od konca do konca?
(1) Brezžično dostopovno omrežje 5G in jedrno omrežje: NFV
V današnjem mobilnem omrežju je glavna naprava mobilni telefon. RAN(DU in RU) in osnovne funkcije so zgrajene iz namenske omrežne opreme, ki jo zagotavljajo prodajalci RAN. Predpogoj za izvajanje razrezovanja omrežja je virtualizacija omrežne funkcije (NFV). V bistvu je glavna ideja NFV razmestitev programske opreme za omrežne funkcije (tj. MME, S/P-GW in PCRF v paketnem jedru in DU v RAN) vse v virtualnih strojih na komercialnih strežnikih namesto ločeno v njihovih namenskih strežnikih. omrežne naprave. Na ta način se RAN obravnava kot robni oblak, medtem ko se osrednja funkcija obravnava kot osrednji oblak. Povezava med VMS, ki se nahaja na robu, in v jedrnem oblaku je konfigurirana z uporabo SDN. Nato se za vsako storitev ustvari rezina (tj. telefonska rezina, masivna iot rezina, kritična iot rezina itd.).
Kako implementirati enega od omrežnih razrezov (I)?
Spodnja slika prikazuje, kako je mogoče vsako aplikacijo, specifično za storitev, virtualizirati in namestiti v vsako rezino. Na primer, rezanje je mogoče konfigurirati na naslednji način:
(1) Rezanje UHD: virtualizacija DU, 5G jedrnih (UP) in predpomnilniških strežnikov v robnem oblaku ter virtualizacija 5G jedrnih (CP) in MVO strežnikov v jedrnem oblaku
(2) Rezanje telefona: virtualizacija jeder 5G (UP in CP) in strežnikov IMS s polnimi zmogljivostmi mobilnosti v osrednjem oblaku
(3) Rezanje iot v velikem obsegu (npr. senzorska omrežja): Virtualizacija preprostega in lahkega jedra 5G v osrednjem oblaku nima zmožnosti upravljanja mobilnosti
(4) Iot rezanje, ki je ključnega pomena: virtualizacija jeder 5G (UP) in povezanih strežnikov (npr. strežnikov V2X) v oblaku roba za zmanjšanje zakasnitve prenosa
Doslej smo morali ustvariti namenske rezine za storitve z različnimi zahtevami. In funkcije navideznega omrežja so nameščene na različnih lokacijah v vsaki rezini (tj. robnem oblaku ali jedrnem oblaku) glede na različne značilnosti storitve. Poleg tega so nekatere omrežne funkcije, kot so zaračunavanje, nadzor politik itd., morda potrebne v nekaterih rezinah, v drugih pa ne. Operaterji lahko prilagodijo rezanje omrežja po svojih željah in verjetno na najbolj stroškovno učinkovit način.
Kako implementirati enega od omrežnih razrezov (I)?
(2) Rezanje omrežja med robnim in osrednjim oblakom: IP/MPLS-SDN
Programsko definirano mreženje, čeprav je bil ob prvi uvedbi preprost koncept, postaja vse bolj zapleteno. Na primer v obliki prekrivanja lahko tehnologija SDN zagotovi omrežno povezavo med virtualnimi stroji na obstoječi omrežni infrastrukturi.
Rezanje omrežja od konca do konca
Najprej si ogledamo, kako zagotoviti, da je omrežna povezava med robnim oblakom in virtualnimi stroji v jedrnem oblaku varna. Omrežje med virtualnimi stroji mora biti implementirano na osnovi IP/MPLS-SDN in Transport SDN. V tem prispevku se osredotočamo na IP/MPLS-SDN, ki ga zagotavljajo prodajalci usmerjevalnikov. Ericsson in Juniper ponujata izdelke IP/MPLS SDN arhitekture omrežja. Operacije so nekoliko drugačne, vendar je povezljivost med VMS, ki temeljijo na SDN, zelo podobna.
V jedru oblaka so virtualizirani strežniki. V hipervizorju strežnika zaženite vgrajeni vRouter/vSwitch. Krmilnik SDN zagotavlja konfiguracijo tunela med virtualiziranim strežnikom in usmerjevalnikom DC G/W (usmerjevalnik PE, ki ustvari MPLS L3 VPN v podatkovnem centru v oblaku). Ustvarite tunele SDN (tj. MPLS GRE ali VXLAN) med vsakim virtualnim strojem (npr. jedro 5G IoT) in usmerjevalniki DC G/W v osrednjem oblaku.
Krmilnik SDN nato upravlja preslikavo med temi tuneli in MPLS L3 VPN, kot je IoT VPN. Postopek je enak v robnem oblaku, pri čemer se ustvari iot rezina, povezana od robnega oblaka do hrbtenice IP/MPLS in vse do jedrnega oblaka. Ta proces je mogoče izvajati na podlagi tehnologij in standardov, ki so do sedaj zreli in na voljo.
(3) Rezanje omrežja med robnim in jedrnim oblakom: IP/MPLS-SDN
Kar ostaja zdaj, je mobilno fronthawall omrežje. Kako prerežemo to mobilno vhodno omrežje med robni oblak in 5G RU? Najprej je treba najprej definirati omrežje 5G na sprednji strani. Razpravlja se o nekaterih možnostih (npr. uvedba novega paketnega omrežja za posredovanje s ponovnim definiranjem funkcionalnosti DU in RU), vendar standardna definicija še ni bila izdelana. Naslednja slika je diagram, predstavljen v delovni skupini ITU IMT 2020, in daje primer virtualiziranega omrežja fronhaul.
Primer razrezovanja omrežja 5G C-RAN s strani organizacije ITU
Čas objave: 2. februarja 2024
